Hai! Semoga bermanfaat ya :D

1. BASIC
BIOMECHANICS
AND
WORKSTATION
DESIGN
HUMAN FACTORS AND ERGONOMIC

2. ● Reinanda Isfania Hanifah
● Fakultas Psikologi Universitas Pancasila ( semester 6)
● 085772707061
● reinanda1998@gmail.com
PORTOFOLIO

3. BIOMEKANIK
Biomekanik adalah bidang interdisipliner di mana
informasi dari ilmu biologi dan mekanika teknik
digunakan untuk mengukur kekuatan yang ada
pada tubuh selama bekerja. Biomekanik
beranggapan bahwa tubuh berperilaku sesuai
dengan hukum mekanika Newton.
Pendekatan biomekanik di tempat kerja sering
disebut biomekanik industri atau pekerjaan.
Chaffin et al. (2006) mendefinisikan biomekanik
pekerjaan sebagai "studi tentang interaksi fisik
pekerja dengan alat, mesin, dan bahan mereka
sehingga dapat meningkatkan kinerja pekerja
sambil meminimalkan risiko gangguan
muskuloskeletal."

4. Keuntungan dari mewakili pekerja dalam model biomekanik adalah bahwa model
tersebut memungkinkan seseorang untuk mempertimbangkan secara kuantitatif
pertukaran yang terkait dengan faktor-faktor risiko di tempat kerja ke berbagai bagian
tubuh dalam desain tempat kerja. Sulit untuk mengakomodasi semua bagian tubuh
dalam lingkungan biomekanis yang ideal karena memperbaiki kondisi untuk satu
segmen tubuh sering memperburuk keadaan bagi bagian tubuh yang lain. Oleh karena
itu, kunci penerapan prinsip-prinsip biomekanik yang tepat adalah dengan
mempertimbangkan pertukaran biomekanik yang tepat terkait dengan berbagai bagian
tubuh sebagai fungsi dari persyaratan kerja dan berbagai pilihan dan batasan desain
tempat kerja. Pada akhirnya, analisis biomekanik akan paling efektif dalam
memprediksi risiko di tempat kerja selama tahap desain sebelum konstruksi fisik
tempat kerja dimulai.
PERAN BIOMEKANIK DALAM ERGONOMI

5. ● Muat - Toleransi
Konsep dasar dalam penerapan biomekanik pekerjaan untuk ergonomi
adalah bahwa seseorang harus mendesain tempat kerja sehingga beban
yang dikenakan pada suatu struktur tidak melebihi toleransi struktur.
Toleransi jaringan didefinisikan sebagai kemampuan jaringan untuk
menahan beban tanpa kerusakan, ergonomis mulai memperluas konsep
toleransi untuk memasukkan tidak hanya toleransi mekanik dari jaringan
tetapi juga titik di mana jaringan menunjukkan reaksi inflamasi.
KONSEP BIOMEKANIK

6. “Ketika besarnya beban yang dikenakan pada struktur kurang dari toleransi jaringan,
maka tugas tersebut dianggap aman dan besarnya perbedaan antara beban dan toleransi
dianggap sebagai margin keselamatan. Risiko terjadi ketika beban yang dikenakan
melebihi toleransi jaringan.”

7. • Trauma Akut versus Kumulatif
Dalam pengaturan pekerjaan dua jenis trauma dapat mempengaruhi tubuh
manusia dan menyebabkan gangguan muskuloskeletal dalam pengaturan
pekerjaan. Pertama, trauma akut dapat terjadi ketika satu aplikasi kekuatan
begitu besar sehingga melebihi toleransi struktur tubuh selama tugas
pekerjaan.
contoh: seperti ketika seorang pekerja mengangkat benda yang sangat berat.

8. Trauma kumulatif, mengacu pada penerapan kekuatan berulang pada struktur yang
cenderung merusak struktur, sehingga menurunkan toleransinya ke titik di mana
toleransi dilampaui melalui pengurangan batas toleransi ini. Trauma kumulatif juga
dapat mempengaruhi otot. Otot kelebihan beban ketika mereka menjadi lelah.
Kelelahan menurunkan toleransi terhadap stres dan dapat menyebabkan trauma mikro
pada serat otot.

9. Proses trauma kumulatif

10. • Momen dan Pengungkit
Beban biomekanik hanya sebagian ditentukan oleh besarnya berat yang
didukung oleh tubuh. Posisi berat (atau massa segmen tubuh) relatif
terhadap sumbu rotasi sambungan yang menentukan beban yang dikenakan
pada tubuh dan disebut sebagai momen. Suatu momen didefinisikan sebagai
produk gaya dan jarak. Beban sambungan adalah fungsi di mana beban
ditahan relatif terhadap sumbu sambungan dan massa bobot ditahan.
Karenanya, beban bukan hanya fungsi dari bobot saja. Momen adalah fungsi
dari sistem tuas mekanis tubuh. Dalam biomekanik, sistem muskuloskeletal
diwakili oleh sistem tuas dan itu adalah sistem tuas yang digunakan untuk
menggambarkan beban jaringan dengan model biomekanik.

11. Tuas kelas satu
Mereka yang memiliki
titik tumpu
ditempatkan antara
beban yang
dikenakan (di satu
ujung sistem) dan
gaya yang
berlawanan (internal
ke tubuh) yang
dikenakan pada
ujung sistem yang
berlawanan.
Contoh: tulang belakang
Tuas kelas dua
Titik tumpu terletak di salah
satu ujung tuas, gaya
berlawanan (internal ke
tubuh) terletak di ujung
lain sistem, dan beban
yang diterapkan berada
di antara kedua tuas ini.
Contoh: kaki
Tuas kelas tiga
Titik tumpu terletak di
salah satu ujung
sistem, beban yang
diterapkan bekerja di
ujung lain sistem,
dan gaya lawan
(internal) bekerja di
antara keduanya.
Contoh: sendi siku
Tiga jenis sistem tuas adalah umum di tubuh manusia:

12. • Memuat Eksternal versus Internal
Eksternal
Beban eksternal mengacu
pada kekuatan-kekuatan
yang dikenakan pada
tubuh sebagai akibat
langsung dari gravitasi
yang bekerja pada benda
eksternal yang
dimanipulasi oleh pekerja.
Misalnya, Gambar 4a
menunjukkan alat yang
dipegang di tangan
pekerja yang tunduk pada
gaya gravitasi.
Internal
Beban internal (otot) bekerja
pada jarak yang relatif
terhadap sendi siku yang
jauh lebih dekat dengan
titik tumpu daripada
beban eksternal (alat).
Sudah lazim untuk besarnya
beban internal menjadi
lebih besar (sering 10 kali
lebih besar) daripada
beban eksternal. Dengan
demikian, pembebanan
internallah yang paling
berkontribusi terhadap
trauma kumulatif sistem
muskuloskeletal selama
bekerja.

14. ● Memodifikasi Beban Internal
Kunci untuk desain ergonomis yang tepat didasarkan pada prinsip mendesain tempat
kerja sehingga beban internal diminimalkan. Kekuatan internal dapat dianggap baik
sebagai komponen yang memuat jaringan maupun struktur yang dapat dikenakan
tenaga berlebih. Dengan demikian, kekuatan atau kapasitas otot dapat dianggap
sebagai ukuran toleransi. Jika kekuatan yang dikenakan pada otot dan tendon akibat
tugas melebihi kekuatan (toleransi) otot atau tendon, kemungkinan cedera mungkin
terjadi.
● Pengaturan Biomekanis Sistem Tuas Muskuloskeletal
Pengaturan sistem tuas dapat mempengaruhi besarnya momen eksternal yang
dikenakan pada tubuh serta menentukan besarnya kekuatan internal dan risiko
selanjutnya dari trauma akut atau kumulatif. Keuntungan mekanis dari kekuatan
internal yang dihasilkan oleh otot dan tendon biseps didefinisikan oleh postur yang
menjaga lengan seseorang ditekuk pada sudut 90◦. Posisi sistem tuas mekanis (yang
dapat dicapai melalui desain kerja) dapat sangat mempengaruhi transmisi beban
internal di dalam tubuh.

15. ● Mengoptimalkan Hubungan Panjang-Kekuatan
Hubungan penting lainnya yang mempengaruhi beban pada sistem muskuloskeletal
adalah hubungan panjang-kekuatan otot. Ketika hubungan ini dipertimbangkan dalam
kombinasi dengan beban mekanis yang ditempatkan pada otot dan tendon (melalui
pengaturan sistem tuas), posisi pengaturan sendi menjadi faktor utama dalam desain
lingkungan kerja. Biasanya, hubungan panjang-kekuatan berinteraksi secara sinergis
dengan sistem tuas. Posisi sendi dapat memiliki efek dramatis pada pembentukan
kekuatan dan dapat sangat mempengaruhi beban internal sendi dan risiko trauma
kumulatif selanjutnya.
● Dampak Kecepatan pada Kekuatan Otot
Hubungan antara kecepatan otot dan pembentukan kekuatan
ditunjukkan pada Gambar 7. Gambar ini menunjukkan bahwa,
secara umum, semakin cepat otot bergerak, semakin besar
penurunan kemampuan kekuatan otot. Penurunan kapasitas otot
ini dapat menyebabkan ketegangan otot yang mungkin terjadi
pada tingkat pembebanan eksternal yang lebih rendah dan
peningkatan risiko trauma kumulatif. Selain itu, efek ini
dipertimbangkan dalam model biomekanik ergonomis dinamis.

16. • Hubungan Temporal
Kekuatan - Daya Tahan
Kekuatan harus dianggap sebagai
kekuatan internal dan
toleransi. Namun, penting
untuk menyadari bahwa
kekuatan bersifat
sementara. Jika suatu tugas
membutuhkan sebagian
besar kekuatan pekerja,
seseorang harus
mempertimbangkan berapa
lama porsi kekuatan itu
harus diberikan untuk
memastikan bahwa
pekerjaan itu tidak
membebani sistem
muskuloskeletal.
Waktu Istirahat
Risiko trauma kumulatif
meningkat ketika
kapasitas untuk
mengerahkan kekuatan
dilampaui oleh
persyaratan kekuatan
pekerjaan. Faktor lain
yang dapat memengaruhi
kapasitas kekuatan (dan
toleransi terhadap
ketegangan otot) adalah
waktu istirahat. Waktu
istirahat memiliki efek
mendalam pada
kemampuan pekerja
untuk mengerahkan
kekuatan.

17. Toleransi tergantung pada
banyak faktor lain,
seperti laju regangan,
usia struktur, frekuensi
pemuatan, pengaruh
fisiologis, faktor
keturunan,
pengkondisian, serta
faktor lainnya yang
tidak diketahui.
Otot adalah struktur dalam
sistem muskuloskeletal
yang memiliki toleransi
paling rendah.
Kekuatan utama otot
diperkirakan sebesar 32
MPa
(Hoy et al., 1990).
Toleransi tulang dapat
berkisar dari 51 MPa
dalam tegangan
transversal hingga
lebih dari 133MPa
dalam kompresi
transversal dan dari 133
MPa dalam ketegangan
pemuatan longitudinal
hingga 193 MPa dalam
kompresi longitudinal
dan 68 MPa dalam
geser.
• Muat Toleransi
A. Kapasitas Otot, Ligamen,
Tendon, dan Tulang
B. Ketegangan Otot dan Tendon C. Toleransi Tulang

18. D. Toleransi Ligamen
Secara umum, stres
ligamentum akhir telah
diperkirakan sekitar 20
MPa. Namun, sifat
ligamen sangat
bervariasi tergantung
pada lokasinya di
dalam tubuh.
Solomonow
menemukan bahwa
ligamen membutuhkan
periode waktu yang
lama untuk
mendapatkan kembali
integritas struktural
selama aktivitas otot
kompensasi diamati
(Solomonow, 2004;
Solomonow et al., 1998,
1999, 2000, 2002; Stubbs
et al, 1998; Gedalia et al,
1999; Wang et al., 2000).
E. Disc / End-Plate dan
Toleransi Vertebra
Mekanisme trauma kumulatif
pada disk vertebra
dianggap berhubungan
dengan trauma berulang
pada plat ujung vertebra.
Plat akhir adalah struktur
yang sangat tipis (sekitar
1 mm) yang memfasilitasi
aliran nutrisi dari
vertebra ke serat diskus
(annulus fibrosis). Disk
tidak memiliki suplai
darah langsung sehingga
sangat bergantung pada
aliran nutrisi ini untuk
viabilitas disk.
F. Toleransi Nyeri
Kategori jalur nyeri:
(1) gangguan struktural,
(2) stimulasi jaringan dan
respons proinflamasi,
(3) batas fisiologis, dan
(4) penerimaan psikofisik.

19. 1. Bahu
Bahu adalah salah satu struktur tubuh yang lebih kompleks
dengan banyak otot dan ligamen yang melintasi kompleks
korset sendi bahu. Nyeri bahu diyakini sebagai salah satu
gangguan muskuloskeletal terkait pekerjaan yang paling
kurang dikenal. Oleh karena itu, tindakan terbaik adalah
dengan mendesain workstation secara ergonomis sehingga
risiko cedera awal diminimalkan.
APLIKASI PRINSIP BIOMEKANIK UNTUK
MENGURANGI STRES DI TEMPAT KERJA

20. ● Ketika pekerjaan intensif bahu
dipertimbangkan, desain tempat
kerja yang optimal biasanya
didefinisikan dalam hal postur
yang disukai selama bekerja.
Shoulder abduction,
didefinisikan sebagai
peninggian bahu ke arah lateral,
seringkali merupakan postur
yang bermasalah ketika
pekerjaan dilakukan di atas
kepala.
• Chaffin (1973) telah menunjukkan
bahwa bahkan sedikit fleksi bahu dapat
mempengaruhi kelelahan otot-otot
bahu. Tren ini kemungkinan besar
disebabkan oleh fakta bahwa otot-otot
menyimpang dari posisi netral ketika
bahu menjadi lebih tinggi, sehingga
mempengaruhi hubungan kekuatan
panjang dari otot-otot bahu.

22. 2. Leher
Gangguan leher juga dapat dikaitkan dengan postur kerja
yang berkelanjutan. Secara umum, semakin tegak postur
kepala, semakin sedikit aktivitas otot dan kekuatan leher
yang diperlukan untuk mempertahankan postur. Posisi leher
tegak juga memiliki keuntungan mengurangi tingkat
kelelahan yang dialami di leher.
Dari sudut pandang biomekanik, ketika kepala tertekuk,
pusat massa kepala bergerak maju relatif terhadap basis
dukungan kepala (tulang belakang). Oleh karena itu, ketika
kepala bergerak maju, lebih banyak momen dikenakan
tentang tulang belakang dan ini mengharuskan
peningkatan aktivasi otot-otot leher dan kemungkinan
lebih besar kelelahan (karena postur statis dipertahankan
oleh otot-otot leher). Di sisi lain, ketika kepala tidak
tertekuk ke depan dan relatif tegak, leher dapat diposisikan
sedemikian rupa sehingga aktivitas otot minimal
diperlukan dari otot-otot leher dan dengan demikian
kelelahan diminimalkan.

24. 3. Pertukaran dalam Desain Pekerjaan
• Kunci untuk desain ergonomis yang tepat dari tempat kerja dari sudut pandang
biomekanik adalah dengan mempertimbangkan pertukaran biomekanik yang terkait
dengan situasi kerja tertentu. Dengan demikian, banyak pertimbangan biomekanis
dalam desain ergonomis dari tempat kerja memerlukan satu untuk mempertimbangkan
berbagai trade-off dan alasan untuk berbagai pilihan desain.
• Salah satu situasi trade-off yang paling umum dijumpai dalam desain ergonomis adalah
trade-off antara mengakomodasi bahu dan mengakomodasi leher. Pertukaran ini sering
diselesaikan dengan mempertimbangkan hierarki kebutuhan yang dibutuhkan oleh
tugas.

25. 4. Bagian Belakang
Gangguan punggung bawah (LBD) telah diidentifikasi sebagai salah
satu masalah muskuloskeletal yang paling umum dan signifikan di
Amerika Serikat yang menghasilkan sejumlah besar morbiditas,
kecacatan, dan kerugian ekonomi (Hollbrook et al., 1984; Praemer et
al., 1992; Guo et al., 1999). Gangguan punggung bertanggung jawab atas
hilangnya lebih dari 100 juta hari kerja yang hilang pada tahun 1988
dengan 22 juta kasus dilaporkan tahun itu (Guo et al., 1999; Guo, 1993).
Di antara mereka yang berusia di bawah 45 tahun, LBD adalah
penyebab utama keterbatasan kegiatan dan dapat mempengaruhi
hingga 47% pekerja dengan pekerjaan yang menuntut fisik
(Andersson, 1997). Prevalensi LBD juga meningkat. Telah dilaporkan
telah meningkat sebesar 2.700% sejak 1980 (Paus, 1993). Biaya yang
terkait dengan LBD juga signifikan dengan pengeluaran perawatan
kesehatan yang dikeluarkan oleh individu dengan sakit punggung di
Amerika Serikat melebihi $ 90 miliar per tahun pada tahun 1998 (Luo
et al., 2004).

26. Tiga puluh persen dari cedera akibat pekerjaan di
Amerika Serikat terkait dengan aktivitas
berlebihan, mengangkat, melempar, memegang,
membawa, mendorong, dan / atau menarik
benda-benda yang beratnya £ 50 atau kurang.
Kegiatan penanganan material manual (MMH),
khususnya mengangkat, paling sering dikaitkan
dengan risiko LBD terkait pekerjaan. Diperkirakan
mengangkat dan MMH mencapai dua pertiga dari
cedera punggung terkait pekerjaan (NRC, 2001).
Penilaian biomekanik menargetkan masalah
yang berhubungan dengan disk karena masalah
disk adalah jenis nyeri punggung yang paling
serius dan mahal dan memiliki asal mekanis
(Nachemson, 1975).

27. 5. Pergelangan Tangan
● Trauma kumulatif pada pergelangan tangan merupakan
masalah utama dan masalahnya telah mencapai proporsi
epidemi dalam industri ini.
● Untuk memahami biomekanik pergelangan tangan dan
bagaimana trauma kumulatif terjadi, seseorang harus
menghargai anatomi ekstremitas atas.
● Desain permukaan mencengkeram suatu alat dapat
berdampak pada aktivitas sistem transmisi gaya internal
(tendon travel and tension). Bukaan dan bentuk pegangan
memiliki pengaruh besar pada kekuatan pegangan yang
tersedia.

28. Sarung tangan
Penggunaan sarung tangan juga dapat secara
signifikan mempengaruhi generasi
kekuatan genggaman dan mungkin
memainkan peran dalam
pengembangan gangguan trauma
kumulatif. Ketika sarung tangan dipakai
selama bekerja, tiga faktor harus
dipertimbangkan:
1. Kekuatan pegangan yang dihasilkan
seringkali berkurang.
2. Saat mengenakan sarung tangan,
meskipun gaya yang diterapkan secara
eksternal (kekuatan cengkeraman)
sering berkurang, kekuatan internal
seringkali sangat besar relatif terhadap
kondisi tangan kosong.
3. Kemampuan untuk melakukan tugas
dipengaruhi secara signifikan ketika
mengenakan sarung tangan.
Pedoman Desain
Komponen berikut dari tempat kerja harus
dipertimbangkan ketika merancang tempat
kerja untuk meminimalkan risiko trauma
kumulatif:
1. jaga pergelangan tangan dalam posisi netral.
Postur netral adalah postur pergelangan
tangan yang rileks dengan sedikit ekstensi
(yang mengoptimalkan panjang-lengan
hubungan kekuatan), bukan postur linier yang
kaku.
2. meminimalkan kompresi jaringan di tangan.
3. Ketiga, hindari tugas dan tindakan yang
berulang kali memaksakan kekuatan pada
internal struktur.
4. minimalkan akselerasi dan gerakan
pergelangan tangan yang dibutuhkan melalui
desain pekerjaan.
5. peka terhadap dampak penggunaan sarung
tangan, ukuran tangan, dan pekerja kidal.

29. PEMODELAN BIOMEKANIK SEBAGAI SARANA PENILAIAN DAN
PENGENDALIAN RISIKO
● NIOSH Lifting Guide and Revised Equation
● Static Single Equivalent Muscle Biomechanical Models
● Multiple Muscle System Models
● Biologically Assisted Models of the Spine
● Finite-Element Spine Models
● Personalized Hybrid Spine Models
● Stability-Driven Models of the Spine
● Predicting Muscle Recruitment for Spine Model Use
● Dynamic Motion Assessment at the Workplace
● Treshold Limit Values

30. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo,
including icons by Flaticon, and infographics & images by Freepik
Thanks!
Do you have any questions?